环氧乙烷固定床反应器设计

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1、目录第一章概述1第二章环氧乙烷的性质32.1物理性质32.2化学性质4第三章设计方案及反应器型的确定73.1环氧乙烷的生产方法的确定73.2催化剂的选择83.3环氧乙烷生产工艺条件的确定83.3.1反应温度83.3.2反应压力93.3.3空间速度93.3.4原料配比和循环比93.3.5抑制剂103.3.6致稳剂的选择103.4环氧乙烷生产的工艺流程10第四章工艺计算144.1设计条件144.1.1反应原理144.1.2原料组成144.1.3反应器条件154.2物料衡算154.3热量衡算18第五章反应器的工艺参数计算225.1催化剂的用量225.2确定

2、氧化反应器的基本尺寸245.3床层压力降的计算265.4传热面积的核算265.4.1床层对壁面的给热系数265.4.2总传热系数的计算275.4.3传热面积的核算285.5反应器塔径的确定28第六章设计结果汇总30第七章结论31参考文献32致谢34年产1万吨环氧乙烷固定床反应器的设计第一章概述乙烯是碳原子数最少的烯烃，由于它具有极其活泼的双键结构，因而其反应能力很强，且成本低、纯度高、易于加工利用，所以是有机化工中最重要的基本原料。通过乙烯的聚合、氧化、卤化、烷基化、水合、羰基化、齐聚等反应的实现，可以得到一系列极有价值的乙烯衍生物，如环氧乙烷、乙二

3、醇、乙醛、醋酸、醋酸乙烯、乙苯、聚乙烯等，由乙烯出发还可生产溶剂、表面活性剂、增塑剂、合成洗涤剂、农药、医药等。环氧乙烷(Oxirane)又名氧化乙烯(EthyleneOxide)，是最简单的环状醚,分子式，分子量44.05。环氧乙烷是以乙烯为原料的主要石油化工产品之一。世界乙烯总产量的16％用来生产环氧乙烷，环氧乙烷是乙烯工业衍生物中仅次于聚乙烯的第二位重要化工产品。环氧乙烷还是重要的石油化工原料及有机和精细化工产品的中间体，主要用来生产乙二醇。随着精细化工的发展，环氧乙烷已成为精细化工工业不可缺少的一种有机化工原料。环氧乙烷早期采用氯醇法工艺生产

4、，20世纪20年代初，UCC公司进行了工业化生产，之后公司基于Lefort有关银催化剂的研究成果，使用银催化剂，推出空气法乙烯直接氧化生产环氧乙烷工艺。50年代末，Shell公司采用近乎纯氧代替空气作为生产环氧乙烷的氧原料，推出氧气法乙烯直接氧化生产环氧乙烷工艺，经过不断改进，目前较先进的生产方法是用银作催化剂，在列管式固定床反应器中，用纯氧与乙烯反应，采用乙烯直接氧化生产环氧乙烷。环氧乙烷是石油化学工业的重要产品，也是一种基本有机化工原料，用途很多，广泛用于生产乙二醇、非离子表面活性剂、乙醇胺、乙二醇醚溶剂、医药中间体、油田化学品、农药乳化剂等各种

5、精细化学品。33年产1万吨环氧乙烷固定床反应器的设计环氧乙烷的工业化生产已经有半个多世纪的历史，最早的工业化生产方法是氯醇法，由于其存在腐蚀设备、污染环境和耗氯量大等一系列问题，现在己基本上被淘汰了，取而代之的是直接氧化法。直接氧化法又分为空气氧化法和氧气氧化法，其主要区别在于乙烯的氧化剂各不相同。在环氧乙烷的生产发展过程中，生产技术和工艺过程都有不断的改进和革新，到目前为止，世界上几乎所有的环氧乙烷都是用乙烯直接氧化法生产的。直接氧化法中，首先出现的是空气氧化法，而后氧气氧化法问世，二者并行：近几十年来，许多厂家都采用氧气氧化法生产环氧乙烷，因为氧

6、气氧化法不需要空气净化系统，并且氧气氧化法的环氧乙烷收率高于空气氧化法，乙烯单耗较低。由于用纯氧作氧化剂，连续引入系统的惰性气体大为减少，未反应的乙烯基本上可完全循环使用。本设计采用氧气直接氧化法，对原有的单元设备进行生产能力标定和技术经济评定。在此基础上，查阅了大量资料，根据设计条件，通过物料衡算、热量衡算、反应器的选型及尺寸的确定，计算压降、催化剂的用量等，设计出符合设计要求的反应器。33年产1万吨环氧乙烷固定床反应器的设计第二章环氧乙烷的性质2.1物理性质表1-1环氧乙烷的主要物理性质物理性质数据沸点(101.3kPa)，℃10.8熔点(101

7、.3l(Pa)，℃－112.5临界温度，℃195.8临界压力，Mpa7.194临界密度，kg/314折射率，1.3597空气中爆炸极限(101.3kPa)，％(体积)下限2.6上限100燃烧热(25℃，101.3kPa)，kJ/kg29.648生成热，kJ/mol气相反应71.13液相反应97.49熔解热，kJ/kg117.86聚合热，kJ/kg2091汽化热，(10.5℃)，kJ/kg580.58比热容(35℃)，kJ/(kg·K)1.96气相分解热，kJ/kg1901着火点，K702自燃点，K644表面张力(20℃)，mN/m(dyn/cm)24

8、.3热导率(25℃)，J/(cm·s·K)0.0001239粘度，mPa·s0℃0.3l10℃0.2833年